8 ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับการชนกัน
การชนที่ยืดหยุ่นสมบูรณ์แบบ
1. วัตถุสองชิ้น A (3 กก.) และ B (5 กก.) เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็ว 8 ms⁻¹และ 4 ms⁻¹ ตามลำดับถ้าวัตถุ A ชนวัตถุ B ด้วยความยืดหยุ่นสมบูรณ์แบบ ความเร็วของวัตถุแต่ละชิ้นหลังการชนจะเป็น...
A. 3 มิลลิวินาที–1และ 7 มิลลิวินาที–1
B. 6 มิลลิวินาที–1และ 10 มิลลิวินาที–1
C. 4,25 มิลลิวินาที–1และ 10 มิลลิวินาที–1
D. 5,5 ms –1และ 5,5 ms –1
E. 8 ms –1และ 4 ms –1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุ A (m 1 ) = 3 กก.
มวลของวัตถุ B (m² ) = 5 กก.
ความเร็วของวัตถุ A (v 1 ) = 8 ms –1
ความเร็วของวัตถุ B (v 2 ) = 4 ms –1
การชนที่ยืดหยุ่นสมบูรณ์แบบ
ถาม: v 1 ' และ v 2 '
คำตอบ :
หากวัตถุที่ชนกันแบบยืดหยุ่นมีมวลต่างกัน และไม่ทราบความเร็วของวัตถุทั้งสองหลังการชน ความเร็วหลังการชนจะคำนวณได้โดยใช้สมการต่อไปนี้:
ถ้าวัตถุทั้งสองเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ความเร็วของวัตถุทั้งสองจะเป็นค่าบวก แต่ถ้าวัตถุทั้งสองเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ความเร็วของวัตถุหนึ่งจะเป็นค่าบวก และความเร็วของอีกวัตถุหนึ่งจะเป็นค่าลบ
ดังนั้น ความเร็วของวัตถุ A (v 1 ') หลังการชนคือ 3 เมตร/วินาที และความเร็วของวัตถุ B (v 2 ') หลังการชนคือ 7 เมตร/วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
2. ลูกบอลที่มีโมเมนตัม P ชนกำแพงแล้วกระดอน การชนเป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์และทิศทางการชนตั้งฉาก การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอลคือ...
ก. ศูนย์
บี. พี/4
ค. หน้า 4
ดี.พี.
อี. 2พี
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของลูกบอล = m
ความเร็วของลูกบอลก่อนการกระทบ = v
ความเร็วของลูกบอลหลังการกระทบ = -v (ลูกบอลกระดอนไปทางซ้าย)
โมเมนตัมของลูกบอลก่อนการชน (p o ) = mv
โมเมนตัมของลูกบอลหลังการชน (p t ) = m (-v) = – mv
คำถาม:การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอลมีขนาดเท่าใด?
คำตอบ :
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม:
Δp = p t – p o
Δp = – mv – mv
Δp = – 2 mv
Δp = -2p
ขนาดของการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของลูกบอลคือ 2p เครื่องหมายลบแสดงทิศทาง
คำตอบที่ถูกต้องคือ E.
3. วัตถุสองชิ้น A และ B มีมวลเท่ากัน เคลื่อนที่ผ่านกัน A เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก และ B เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก ด้วยความเร็ว V และ 2V ตามลำดับ ถ้าวัตถุทั้งสองชนกันแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ แล้วหลังจากชนกันทันทีจะเป็นอย่างไร...
A. V A = V ไปทางทิศตะวันตก, V B = V ไปทางทิศตะวันออก
B. V A = 2V ไปทางทิศตะวันตก, V B = 2V ไปทางทิศตะวันออก
C. V A = 2V ไปทางทิศตะวันตก, V B = V ไปทางทิศตะวันออก
D. V A = V ไปทางทิศตะวันตก, V B = 2V ไปทางทิศตะวันออก
E. V A = 2V ไปทางทิศตะวันออก, V B = V ไปทางทิศตะวันตก
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
วัตถุทั้งสองมีมวลเท่ากัน
วัตถุ A เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกด้วยความเร็ว V
B เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกด้วยความเร็ว 2V
คำถาม:ความเร็วของ A และ B หลังการชนกัน
คำตอบ :
ถ้ามวลของวัตถุทั้งสองเท่ากันและการชนเป็นการชนแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ วัตถุทั้งสองจะแลกเปลี่ยนความเร็วกันหลังการชน
ดังนั้นหลังจากการชนกัน วัตถุ A จะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตกด้วยความเร็ว 2V และวัตถุ B จะเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกด้วยความเร็ว V
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
การชนแบบยืดหยุ่นบางส่วน
4. วัตถุสองชิ้นที่มีมวลเท่ากันเคลื่อนที่เข้าหากันเป็นเส้นตรง ดังแสดงในภาพ!
ถ้า v 2 ' คือความเร็วของวัตถุ (2) หลังการชนไปทางขวาด้วยความเร็ว 5 ms –1แล้วขนาดของความเร็ว v 1 ' (1) หลังการชนคือ…..
ก. 7 มิลลิวินาที−1
B. 9 มิลลิวินาที−1
C. 13 มิลลิวินาที−1
ง. 15 ม. −1
E. 17 ms −1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของวัตถุทั้งสองเท่ากัน = m
ความเร็วของวัตถุที่ 1 ก่อนการชน (v 1 ) = 8 เมตร/วินาที
ความเร็วของวัตถุที่ 2 ก่อนการชน (v 2 ) = 10 m/s
ความเร็วของวัตถุที่ 2 หลังการชน (v 2 ') = 5 เมตร/วินาที
คำถาม:ความเร็วของวัตถุที่ 1 หลังการชน (v 1 ')
คำตอบ :
นี่คือการชนแบบยืดหยุ่นที่ไม่สมบูรณ์ v 1 ' คำนวณโดยใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม:
ม. 1กับ1 + ม. 2กับ2 = ม. 1กับ1 ' + ม. 2กับ2 '
ม. (โวลต์1 + โวลต์2 ) = ม. (โวลต์1 ' + โวลต์2 ')
v 1 + v 2 = v 1 ' + v 2 '
8 + 10 = v 1 ' + 5
18 = v 1 ' + 5
v 1 ' = 18-5
v 1 ' = 13 ม./วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
การชนแบบไม่ยืดหยุ่น
5. กระสุนปืนมวล 10 กรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 100 เมตร/วินาทีพุ่งชนท่อนไม้ที่อยู่นิ่งและฝังอยู่ในท่อนไม้นั้น ถ้ามวลของท่อนไม้คือ 490 กรัม ความเร็วของท่อนไม้และกระสุนปืนทันทีหลังการชนคือ...
ก. 1,0 มิลลิวินาที-1
B. 2,0 มิลลิวินาที-1
C. 2,5 ms -1
ง. 4,0 ม. -1
E. 5,0 ms -1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของกระสุน (m 1 ) = 10 กรัม
ความเร็วของกระสุน (v 1 ) = 100 ms -1
มวลของบล็อก (m² ) = 490 กรัม
ความเร็วของบล็อก (v 2 ) = 0 ม./วินาที (บล็อกหยุดนิ่ง)
คำถาม:ความเร็วของบล็อกไม้และกระสุนปืนทันทีหลังการชนเป็นเท่าใด
คำตอบ :
กระสุนปืนพุ่งชนแท่งไม้ที่อยู่นิ่งและฝังตัวอยู่ในนั้น ดังนั้นจึงเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น สูตรสำหรับการชนแบบไม่ยืดหยุ่นคือ:
โมเมนตัมก่อนการชน = โมเมนตัมหลังการชน
ม. 1 v 1 + ม. 2 v 2 = (ม. 1 + ม. 2 ) v'
(10)(100) + (490)(0) = (10 + 490) โวลต์'
1000 + 0 = 500 v'
1000 = 500 v'
v' = 1000 / 500
v' = 2 m/s = 2 ms -1
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
6. รถบรรทุกเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาทีถูกรถยนต์เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาทีชนหลังจากการชน รถทั้งสองคันก็ชนกัน ถ้ามวลของรถบรรทุกคือ 1400 กิโลกรัม และมวลของรถยนต์คือ 600 กิโลกรัม ความเร็วของรถทั้งสองคันหลังจากการชนคือ…
ก. 6 มิลลิวินาที–1
B. 9 มิลลิวินาที–1
C. 11 ms –1
ง. 13 ม. –1
E. 17 ms –1
การอภิปราย
หลังจากการชน รถทั้งสองคันติดกัน ทำให้เกิดการชนแบบไม่ยืดหยุ่น
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความเร็วของรถบรรทุก (v 1 ) = 10 ม./วินาที
ความเร็วรถ (v 2 ) = 20 ม./วินาที
มวลของรถบรรทุก (m 1 ) = 1400 กก.
มวลของรถยนต์ (m² ) = 600 กก.
คำถาม:ความเร็วของยานพาหนะทั้งสองคันหลังการชน (v)
คำตอบ :
สูตรการชนแบบไม่ยืดหยุ่น:
ม. 1 v 1 + ม. 2 v 2 = (ม. 1 + ม. 2 ) v
(1400)(10) + (600)(20) = (1400 + 600) โวลต์
26000 = 2000 โวลต์
v = 13 ม./วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
7. กระสุนปืนหนัก 20 กรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตร/วินาทีในแนวนอน พุ่งชนบล็อกหนัก 60 กรัม ซึ่งวางนิ่งอยู่บนพื้น ถ้ากระสุนปืนติดอยู่ภายในบล็อก ความเร็วปัจจุบันของบล็อกจะเป็นเท่าใด…
ก. 1,0 มิลลิวินาที-1
B. 1,5 มิลลิวินาที-1
C. 2,0 ms -1
ง. 2,5 ม. -1
E. 3,0 ms -1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า :
มวลของกระสุน (m P ) = 20 กรัม = 0,02 กิโลกรัม
มวลของบล็อก (m B ) = 60 กรัม = 0,06 กิโลกรัม
ความเร็วเริ่มต้นของกระสุน (v P ) = 10 ม./วินาที
ความเร็วเริ่มต้นของบล็อก (v B ) = 0
คำถาม : ความเร็วของกระสุนและวัตถุหลังการชน (v') คือเท่าใด
คำตอบ :
สูตรสำหรับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมหากวัตถุทั้งสองยังคงติดกันหลังจากชนกัน:
m P v P + m B v B = (m P + m B ) v'
(0,02)(10) + (0,06)(0) = (0,02 + 0,06) โวลต์'
0,2 + 0 = 0,08 v'
0,2 = 0,08 v'
v' = 0,2 / 0,08
v' = 2,5 ม./วินาที
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
8. รถเข็นสองคัน A และ B แต่ละคันหนัก 1,5 กิโลกรัม เคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็ว v A = 4 ms⁻¹ และ v B = 5 ms⁻¹ ดังแสดงในรูป ถ้าหากรถเข็นทั้งสองชนกันแบบไม่ยืดหยุ่น ความเร็วของรถเข็นทั้งสองหลังการชนจะเป็น...
ก. 4,5 มิลลิวินาที-1 ไปทางขวา
B. 4,5 มิลลิวินาที-1ไปทางซ้าย
C. 1,0 มิลลิวินาที-1ไปทางซ้าย
D. 0,5 มิลลิวินาที-1ไปทางซ้าย
E. 0,5 มิลลิวินาที-1ไปทางขวา
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของรถเข็น A (m A ) = 1,5 กก.
มวลของรถเข็น B (m B ) = 1,5 กก.
ความเร็วของรถเข็น A ก่อนการชน (v A ) = 4 ม./วินาที (ทิศทางเป็นบวกไปทางขวา)
ความเร็วของรถเข็น B ก่อนการชน (v B ) = -5 ม./วินาที (ลบไปทางซ้าย)
คำถาม:ถ้าการชนเป็นการชนแบบไม่ยืดหยุ่น จงหาความเร็วของรถเข็นทั้งสองคันหลังการชน
คำตอบ :
กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม:
m A v A + m B v B = (m A + m B ) v'
(1,5)(4) + (1,5)(-5) = (1,5 + 1,5) v'
6 – 7,5 = (3) v'
-1,5 = (3) v'
v' = -1,5 / 3
v' = -0,5 ม./วินาที
เครื่องหมายลบหมายความว่าหลังจากชนกันแล้ว ทั้งสองจะเคลื่อนที่ไปทางซ้ายในทิศทางเดียวกับรถเข็น B ซึ่งก็สมเหตุสมผลเพราะโมเมนตัมของรถเข็น B มากกว่าโมเมนตัมของรถเข็น A
ที่มาของคำถาม:
ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา
